钢筋混凝土异形柱框架节点试验研究及非线性有限元分析

论文题目: 钢筋混凝土异形柱框架节点试验研究及非线性有限元分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 工程力学

作者: 陈昌宏

导师: 吴敏哲,马乐为

关键词: 异形柱节点,反复荷载,翼缘板,抗震性能,非线性有限元

文献来源: 西安建筑科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 异形柱框架结构由于梁与柱腹板及翼缘的厚度相同,柱子截面肢高厚比大且梁柱交接处钢筋密集,混凝土不容易振捣密实等,因此梁柱节点比矩形梁柱节点薄弱。 本文进行了6个T形截面柱框架节点试件(2/3缩尺)在低周期反复荷载作用下的试验研究。其中,试件T-1、T-2和T-3为第一组,梁截面高度h为变化参数,以考察柱翼缘宽度对节点抗剪性能的影响;试件T-2和T-4为第二组,轴压比μ_N为变化参数,以考察轴压比μ_N对节点区裂缝的开展与形成、节点的破坏机理以及轴压比对节点抗剪性能的影响;试件T-2、T-5和T-6为第三组,节点区水平箍筋体积配箍率为变化参数,以考察水平箍筋对节点抗剪性能的影响;同时,针对不同的试验目的,对T形节点的抗震性能,其中包括节点强度、梁纵筋锚固、节点抗裂、节点延性和耗能进行研究。 本文对试件的破坏形态和裂缝形式进行深入分析,提出在低周期反复荷载作用下T形柱框架节点的裂缝呈反“K”型、而不是类似于常规矩形节点的“X”型交叉裂缝。最后指出T形柱框架节点的受力机理偏于较陡的斜压杆受力模型。 通过试验以及非线性有限元研究发现:节点区翼缘板外伸宽度对节点抗剪性能的影响与梁柱抗弯刚度比有关。提出翼缘板对节点抗剪强度影响的修正系数ξ_f须考虑梁柱抗弯刚度比参数的影响,而不能按照《混凝土异形柱结构技术规程》(征求意见稿,2003)中仅以b_f和b_c的差值b_f-b_c来反映。 最后,通过有限元程序ANSYS对节点进行非线性分析,对节点的破坏机理和影响节点抗剪性能的因素等做出进一步的验证。

论文目录:

1 绪论

1.1 异形柱框架节点的研究概况

1.1.1 异形柱框架结构的特点

1.1.2 异形柱框架节点研究概况

1.1.3 传统节点的受力机理

1.2 试验研究的目的与意义

1.2.1 不同节点抗剪强度公式的对比分析

1.2.2 试验研究的目的与意义

2 试件设计和试验方法

2.1 试件设计

2.2 试件制作

2.3 试件加荷装置及加荷程序

2.3.1 试件加荷装置

2.3.2 试件加荷程序

2.4 试件测点布置及数据观测

2.4.1 变形观测

2.4.2 应变观测

2.4.3 轴压力及柱端反力

3 试验结果及分析

3.1 节点试验结果

3.1.1 屈服与破坏的确定

3.1.2 节点试验结果

3.2 试验结果分析

3.2.1 试件破坏特征

3.2.2 试件抗震性能指标-强度分析

3.2.3 节点核心区剪切变形与抗剪性能分析

3.2.4 梁纵筋粘结-锚固分析

3.2.5 节点抗裂性能分析

3.2.6 位移延性及耗能分析

3.3 异形柱框架节点抗剪性能的影响因素

3.3.1 翼缘宽度对节点抗剪性能的影响

3.3.2 轴压比对节点抗剪性能的影响

3.3.3 水平箍筋对节点抗剪性能的影响

4 钢筋混凝土异形柱框架节点非线性有限元分析

4.1 钢筋混凝土结构非线性有限元分析现状

4.2 单元及钢筋混凝土有限元模型的选择

4.2.1 单元的选择

4.2.2 钢筋混凝土有限元模型的选择

4.3 材料本构关系的选择

4.4 计算模型及有限元划分

4.5 有限元结果与试验结果的对比分析

4.6 有限元计算分析

4.6.1 节点区裂缝形成机理

4.6.2 翼缘宽度参数变化时有限元的对比分析

4.6.3 轴压比参数变化时有限元的对比分析

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

附录

参考文献

致谢

发布时间: 2005-07-19

参考文献

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